激光頭技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用是目前各國(guó)研究的重點(diǎn)。隨著工業(yè)發(fā)展對(duì)高效，環(huán)保和自動(dòng)化的需求，激光頭技術(shù)的應(yīng)用在制造業(yè)的許多領(lǐng)域迅速普及。在此基礎(chǔ)上，激光焊接頭技術(shù)將成為激光頭應(yīng)用的重要方面之一。激光焊接頭是激光頭加工技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分。焊接頭技術(shù)也是21世紀(jì)最受關(guān)注，最具發(fā)展前景的焊接頭技術(shù)。

早在上世紀(jì)末，歐美國(guó)家就已經(jīng)將激光焊接頭全面應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在加快激光焊接頭技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，中國(guó)逐步建立了“產(chǎn)，學(xué)，研”相結(jié)合的發(fā)展體系，并在一些領(lǐng)域取得了重大突破。

隨著工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展，高效，靈活，環(huán)保的加工技術(shù)將受到青睞。激光焊接頭采用高能束聚焦模式，可實(shí)現(xiàn)深熔焊，快速焊接頭等焊接過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)的形式。特別是激光焊接頭設(shè)備靈活匹配，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)成熟，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的高度自動(dòng)化。目前，大量激光焊接頭生產(chǎn)線已投入工業(yè)生產(chǎn)。

實(shí)踐證明，激光焊接頭在加工工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。基本上，激光焊接頭可以在可以使用傳統(tǒng)焊接頭技術(shù)的領(lǐng)域中勝任，并且具有更高的焊接頭質(zhì)量和更快的加工效率。



采用激光頭技術(shù)的焊接工藝

激光焊接頭是利用激光頭的輻射能量實(shí)現(xiàn)有效焊接的過(guò)程。其工作原理是以特定的方式激發(fā)激光頭活性介質(zhì)（如CO2和其他氣體的混合氣體，YAG釔鋁石榴石晶體等），使其在諧振腔中來(lái)回振蕩，從而形成激發(fā)輻射束。當(dāng)梁接觸工件時(shí)，其能量被工件吸收，并且當(dāng)溫度達(dá)到材料的熔點(diǎn)時(shí)可以進(jìn)行焊接。

 

1.激光焊接頭焊接模式

激光焊接頭可分為導(dǎo)熱焊接頭和深熔焊接頭。前者的熱量通過(guò)熱傳遞擴(kuò)散到工件內(nèi)部，并且僅在焊接表面上產(chǎn)生熔化現(xiàn)象。工件內(nèi)部未完全穿透，基本上不會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn)象。主要用于焊接低速薄壁材料。后者不僅完全熔化材料，而且蒸發(fā)材料以形成大量的等離子體。由于大量的熱量，熔池的前端會(huì)出現(xiàn)鑰匙孔。

深熔焊頭是目前應(yīng)用最廣泛的激光焊接頭焊接方法，因?yàn)樗梢酝耆附泳哂写筝斎肽芰亢涂焖俸附铀俣鹊墓ぜ?br />
 

2.激光焊接頭焊縫的形狀，結(jié)構(gòu)和性能

由于激光頭產(chǎn)生的聚焦光斑面積小，焊縫周圍的熱影響區(qū)比普通焊接頭技術(shù)的熱影響區(qū)小得多。通常，激光焊接頭不需要用金屬填充。焊縫表面連續(xù)均勻，外觀美觀，無(wú)毛孔，裂縫等表面缺陷。非常適用于對(duì)焊縫外觀有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。盡管聚焦區(qū)域相對(duì)較小，但激光束的能量密度非常高（通常高達(dá)103-108W / cm2）。

在焊接過(guò)程中，金屬被加熱和冷卻得非?？?，熔池周圍的溫度梯度相對(duì)較大，這使得接頭強(qiáng)度高于母材，而接頭塑性相對(duì)較低。目前，通過(guò)雙焦點(diǎn)技術(shù)或復(fù)合焊接頭技術(shù)可以提高接頭質(zhì)量。

 

3.激光焊接頭的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

激光焊接頭焊接受到如此高度關(guān)注的原因在于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

 （1）激光焊接頭可以獲得高質(zhì)量的接合強(qiáng)度和更大的縱橫比，焊接速度更快。

 （2）由于激光焊接頭不需要真空環(huán)境，因此可以通過(guò)透鏡和光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)生產(chǎn)。

 （3）激光頭對(duì)鈦和石英等難焊材料具有高功率密度和良好的焊接效果，可以焊接不同性能的材料。

當(dāng)然，激光焊接頭也有其缺點(diǎn)：

 （1）激光頭和焊接頭系統(tǒng)配件價(jià)格昂貴，因此初期投資和維護(hù)成本高于傳統(tǒng)焊接工藝，經(jīng)濟(jì)效益差。

 （2）激光焊接頭焊接的轉(zhuǎn)換效率一般較低（通常為5％~30％），因?yàn)楣腆w材料對(duì)激光頭激光的吸收率較低，特別是在產(chǎn)生等離子體后（等離子體對(duì)激光有吸收作用）。

 （3）由于激光焊接頭焦點(diǎn)小，工件接頭設(shè)備精度要求高，設(shè)備偏差小，加工誤差大。

 

隨著激光焊接頭的普及和應(yīng)用以及激光頭的商業(yè)化生產(chǎn)，激光頭設(shè)備的價(jià)格急劇下降。然而，高功率激光頭的發(fā)展以及新型復(fù)合焊接頭焊接方法的開發(fā)和應(yīng)用也改善了激光焊接轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)。我相信在不久的將來(lái)，激光焊接頭將逐步取代傳統(tǒng)的焊接工藝（如電弧焊和電阻焊），成為工業(yè)焊接的主要方法。